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第22章 世界趣味发明故事(7)

计算机

追溯先驱者的足迹,计算机也是由原始的计算工具发展而来的。中国在2000多年前的春秋战国时期,劳动人民就独创了一种计算工具——算筹。从唐代开始,算筹逐渐向算盘演变。到元末明初,算盘已经非常普及了。随着人类社会生产的不断发展和社会生活的日益丰富,人们一直希望发明出一种能自动进行计算、存贮和进行数据处理的机器。因而,许多先驱者踏上了发明计算工具的艰难历程。1642年,法国著名的数学家帕斯卡率先迈出了改革计算工具的重要一步,成功地创造了一台能做加减法的手摇计算机。

帕斯卡的加法器并不先进,但是这项工作是开创性的。在帕斯卡思想的启发下,很多科学家开始向自动化、半自动化程序计算机发起挑战。

直到19世纪中叶以后,计算器同纺织技术的重大革新——程序自动控制思想结合起来,一些功能较全的计算机器才纷纷登上历史舞台。

奇异的天才、英国数学家巴贝奇于1822年设计完成的差分机就是其中一个佼佼者。这是一种顺应计算机自动化、半自动化程序控制潮流的通用数字计算机。

而真正揭开电子计算机新篇章的应该是“埃尼阿克”的诞生。但埃尼阿克却没有真正的运控装置。大量运算部件是外插型的,每一步计算都要花很多时间先将程序连接好,准备工作繁琐,大大影响了运算速度。

后来,美籍匈牙利人冯·诺依曼提出了新的改进方案,这个方案所设计的计算机被称为“离散变量自动电子计算机”,中文译为“埃迪瓦克”。新方案中,冯?诺依曼提出采用二进制和存储程序的设想,从此,诺依曼博士毅然投身到新型计算机设计的行列中。

埃尼阿克还没问世,冯·诺依曼就洞察到它的弱点,并提出制造新型电子计算机的埃迪瓦克方案。和埃尼阿克比起来,埃迪瓦克方案,这个长达101页的划时代文献是目前一切电子计算机设计的基础,虽然埃迪瓦克是集体智慧的结晶,但冯·诺依曼的设计思想在其中起到了极其重要的作用。他的名字将永远铭记在人们心中。

从“埃尼阿克”诞生时起直至20世纪50年代末,是第一代计算机的快速发展时期。在60年代初期,美国突然出现了计算机“爆炸性发展”的局面。从1951年到1959年,美国装机总数为3000多台。而从1960年到年,短短3年即安装了7500台计算机。这段时期,为适应计算机工业生产和用户的大量需要,一些计算机厂家开始开发计算机族,即系列产品。例如,久负盛名的计算机公司——IBM公司相继推出了以科学计算为主的大型计算机族、大型数据处理机族和中小型通用计算机族,计算机的应用领域由此普及开来。

电报机

1822年,俄国外交官希林受到当时种种电学发现的启发,全身心地投入到电磁电报机的研究中。1829年,希林研制出了人类历史上第一台电磁式单针电报机。这台电报机用6根导线传递信号,接受信号的一端根据6根磁针偏转情况的组合,译出传输方的信息。1837年,沙皇下旨按照希林的建议,在圣彼得堡和皇宫之间设立了电报线路,可惜希林此时已不在人世了。

使希林电报机投入使用的是英国人库克和惠斯通。1836年,库克看到了一位名叫蒙克的教授用一台指针检流计在做一些电报试验,便联想到能否将这个试验结果变为服务于大众的商品。不久,他与伦敦皇家学院的教授惠斯通合作,于1837年发明出第一台双针电报机。这台电报机采用了根磁针,表盘上印着20个字母和10个数字。随着电线输送电流的方向的改变,每根磁针都产生摇摆,而它的摇摆方向最终停留在一个数字前,字母则由两根磁针指向确定。

继库克和惠斯通之后,欧洲的许多科学家们致力于磁针式电报机的发明和改进。其中,尤以美国人萨缪尔·莫尔斯的贡献最为杰出。

青年时代的莫尔斯本是一位才华横溢的画家。1832年,莫尔斯赴法学画后乘船回国。那是一次神奇的旅行,因为它改变了莫尔斯的命运,也推动了人类通信史的进程。

在船上,莫尔斯结识了一位医生,这位医生拥有一件名叫电磁铁的神奇物件,通电后,它便能吸起铁质物品。莫尔斯被这个新颖的玩意儿所吸引,随即他那丰富的想象力在脑海中凝结出了一个惊人的构想,他打算以电磁学为基础,设计制造一种可进行远距离通信的工具。然而,莫尔斯却面对着极大的困难,因为他对电磁学一无所知。于是,他买来各种书籍,决定要系统地学习电磁学知识。

半年后,莫尔斯已经掌握了电磁学的基本原理。在电学家约瑟?亨利的帮助下,他开始实施下一步的计划。5年夜以继日的勤奋努力终于结出了硕果。1837年,莫尔斯研制成功了一套传递莫尔斯电码的电报机:它是靠电流有规律地中断来实现信号传递的。而莫尔斯电码则由点、画和空白俄国外交官希林研制出第一台电磁式单针电报机组合而成,具有简单、准确和经济实用等特点。1844年,一条位于华盛顿和巴尔的摩之间的长途电报线架设成功。在5月24日的庆典上,莫尔斯用激动的手指向70千米外发出了人类历史上的第一封长途电报:“上帝创造了何等的奇迹!”其实,这所谓的上帝正是人类自己。随后,莫尔斯电码和莫尔斯电报机很快传到了欧洲。电码被人们沿用下来,而电报机则不断得到改进。

此后,在世界的任何一座城市中,人们都能轻松便捷地使用电报服务。所以,让我们感谢这些为通信事业作出巨大贡献的先驱者吧!

电话

1847年,贝尔出生于英国苏格兰的爱丁堡。17岁时,他进入了爱丁堡大学学习语言学。在校期间,贝尔系统地学习了语音和声波振动等知识,为日后发明电话打下了良好的基础。

1869年,贝尔在一次偶然的实验中发现了一个有趣的现象:当电流接通和断开时,螺旋形的线圈会发出噪声,这声音和电报机发送莫尔斯电码时的“滴答”声相似。于是,贝尔设想可以利用一根电报线发送不同音高的电报信息:当他向一位有名的电学技师请教时,对方否定了他的想法。

那位技师认为他缺乏最基础的电学知识。于是,贝尔决定学习电学知识。

然而,两年后,随着贝尔对电学的逐渐熟悉和了解,他却更加坚信电波可以传递声波。于是,贝尔开始潜心于电话的设计和实验中。

随后,贝尔在两位赞助人的资助下,开始了他的研究。但是,在研究过程中,贝尔一直不满意自己的动手操作能力,而电器专家托马斯·沃森的出现则给贝尔带来了巨大的帮助。

1875年6月2日,贝尔和助手沃森在一间阁楼大的工作室里忙碌着。当时,沃森手边的一块衔铁停止了振动,于是,他就用手指拨动了一下,被拨动的簧片发出了微弱的声音。大多数人或许对此根本不会在意,但是这一细节却引起了贝尔的深思:如果轻拨簧片能产生声波状的电流,那么人声也应该能做得到。当天晚上,贝尔就将电话的草图画了出来:有话筒的一端紧紧地和膜片连接着,讲话人发出的声波能够引起膜片振动,这种振动导致送话器上的簧片随之振动;簧片恰好在电磁铁的一极振动,由于电磁感应的作用,就会产生一股电流。电流的强度随意变化,就好像声音在空气中传播会让空气的密度随之变化一样,这时,把一只耳朵贴近另一端的膜片,就能听到讲话者的声音了。

科学的道路是艰辛的,但智慧的火花最终还是转换成了伟大的创举——2年之后,世界上第一部电话机终于诞生了,它传递的第一句人声是:“沃森先生,快到这边来,我需要帮助。”

电话的出现成为扩展人类感官功能的第一次革命。电话的专利被批准后不久,贝尔在费城的百年展览会上展示了它,这架神奇的装置引起了所英国人贝尔发明了第一部电话有参观者的兴趣。

1877年7月,贝尔和伙伴们成立了自己的公司,即美国电话与电报公司的前身。电话取得了无与伦比的商业成功,而贝尔的公司也最终成为世界上最大的私营公司(现已被分为数家规模较小的公司)之一。

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